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The interaction of the mitochondrial protein importer TOMM34 with HSP70 is regulated by TOMM34 phosphorylation and binding to 14-3-3 adaptors.
Journal of Biological Chemistry ( IF 5.5 ) Pub Date : 2020-07-03 , DOI: 10.1074/jbc.ra120.012624
Filip Trcka 1 , Michal Durech 1 , Pavla Vankova 2 , Veronika Vandova 1 , Oliver Simoncik 1 , Daniel Kavan 2 , Borivoj Vojtesek 1 , Petr Muller 1 , Petr Man 3
Affiliation  

Translocase of outer mitochondrial membrane 34 (TOMM34) orchestrates heat shock protein 70 (HSP70)/HSP90–mediated transport of mitochondrial precursor proteins. Here, using in vitro phosphorylation and refolding assays, analytical size-exclusion chromatography, and hydrogen/deuterium exchange MS, we found that TOMM34 associates with 14-3-3 proteins after its phosphorylation by protein kinase A (PKA). PKA preferentially targeted two serine residues in TOMM34: Ser93 and Ser160, located in the tetratricopeptide repeat 1 (TPR1) domain and the interdomain linker, respectively. Both of these residues were necessary for efficient 14-3-3 protein binding. We determined that phosphorylation-induced structural changes in TOMM34 are further augmented by binding to 14-3-3, leading to destabilization of TOMM34's secondary structure. We also observed that this interaction with 14-3-3 occludes the TOMM34 interaction interface with ATP-bound HSP70 dimers, which leaves them intact and thereby eliminates an inhibitory effect of TOMM34 on HSP70-mediated refolding in vitro. In contrast, we noted that TOMM34 in complex with 14-3-3 could bind HSP90. Both TOMM34 and 14-3-3 participated in cytosolic precursor protein transport mediated by the coordinated activities of HSP70 and HSP90. Our results provide important insights into how PKA-mediated phosphorylation and 14-3-3 binding regulate the availability of TOMM34 for its interaction with HSP70.

中文翻译:

线粒体蛋白输入蛋白 TOMM34 与 HSP70 的相互作用受 TOMM34 磷酸化和与 14-3-3 接头结合的调节。

线粒体外膜转位酶 34 (TOMM34) 协调热休克蛋白 70 (HSP70)/HSP90 介导的线粒体前体蛋白转运。在这里,使用体外磷酸化和重折叠测定、分析尺寸排阻色谱和氢/氘交换 MS,我们发现 TOMM34 在被蛋白激酶 A (PKA) 磷酸化后与 14-3-3 蛋白结合。PKA 优先靶向 TOMM34 中的两个丝氨酸残基:Ser93 和 Ser160,分别位于四三肽重复 1 (TPR1) 结构域和结构域间连接子中。这两个残基对于 14-3-3 蛋白的有效结合都是必需的。我们确定,TOMM34 中磷酸化诱导的结构变化通过与 14-3-3 结合而进一步增强,导致 TOMM34 二级结构不稳定。我们还观察到,这种与 14-3-3 的相互作用阻断了 TOMM34 与 ATP 结合的 HSP70 二聚体的相互作用界面,使它们保持完整,从而消除了 TOMM34 对 HSP70 介导的体外重折叠的抑制作用。相反,我们注意到 TOMM34 与 14-3-3 复合可以结合 HSP90。TOMM34 和 14-3-3 均参与由 HSP70 和 HSP90 协调活动介导的胞质前体蛋白转运。我们的结果为 PKA 介导的磷酸化和 14-3-3 结合如何调节 TOMM34 与 HSP70 相互作用的可用性提供了重要见解。我们注意到 TOMM34 与 14-3-3 复合可以结合 HSP90。TOMM34 和 14-3-3 均参与由 HSP70 和 HSP90 协调活动介导的胞质前体蛋白转运。我们的结果为 PKA 介导的磷酸化和 14-3-3 结合如何调节 TOMM34 与 HSP70 相互作用的可用性提供了重要见解。我们注意到 TOMM34 与 14-3-3 复合可以结合 HSP90。TOMM34 和 14-3-3 均参与由 HSP70 和 HSP90 协调活动介导的胞质前体蛋白转运。我们的结果为 PKA 介导的磷酸化和 14-3-3 结合如何调节 TOMM34 与 HSP70 相互作用的可用性提供了重要见解。
更新日期:2020-07-03
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